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Bidouille : Une CyberStormPPC à refroidissement liquide
(Article écrit par Steve Giovenella et extrait de www.starnet.com.au/davem - octobre 2001)


Note : Traduction par David Brunet.

Principes du refroidissement liquide

Depuis un certain temps maintenant, les fans de surcadençage sur PC expérimentent de nouvelles techniques pour refroidir leurs matériels. L'une de ces méthodes est le refroidissement liquide dans lequel les traditionnels radiateurs et ventilateurs sont remplacés par un "bloc" de refroidissement liquide. Ce bloc est attaché à la puce qu'il doit refroidir d'une manière similaire à un dissipateur thermique habituel. Il contient des tubes remplis d'un fluide de refroidissement. Des tubes d'entrée et de sortie sont fixés au bloc. Ces tubes sont soumis à une pompe qui pousse le fluide vers un radiateur qui est placé à l'extérieur de la machine. L'idée est que le fluide doit passer à travers le bloc, refroidit la puce, puis repasse sur le radiateur qui le refroidit dans un cycle sans fin.

Ce schéma présente quelques avantages. Le refroidissement liquide peut faire face à davantage de chaleur que les dissipateurs traditionnels et peut refroidir à une température inférieure. En utilisant le bon fluide et en refroidissant le radiateur, on peut même obtenir des températures inférieures à 0°C ! De plus, avec cette plus grande puissance de refroidissement, on peut utiliser un dispositif à effet Peltier sur la puce. Enfin, il y a d'autres avantages comme l'absence de problème avec la poussière et moins de bruit (si une pompe silencieuse est utilisée).

Mais il y a aussi des inconvénients. Une fuite serait évidemment catastrophique, et pas seulement à cause des effets physique du liquide sur la carte mère ! La perte de liquide causée par la fuite pourrait certainement faire frire la puce sujette au refroidissement. En outre, une défaillance de la pompe aurait un effet similaire. L'utilisation d'un fluide non conducteur permettrait d'éviter les dégâts dûs à l'eau, mais ne permettrait évidemment pas la perte de refroidissement. Le refroidissement liquide est donc une chose à réaliser à vos risques et périls.

Et sur une CyberStormPPC ?

Cet article traite spécifiquement le cas du refroidissement liquide avec une CyberStormPPC et est encore incomplet.

Refroidissement liquide de la CyberStormPPC

Comme vous pouvez le voir sur l'image, il y a deux blocs de refroidissement, un pour le processeur PowerPC et l'autre pour le 68k. Bien sûr, comme le 68k fonctionne à une température plus basse, il n'est pas vital de le refroidir avec du liquide (à moins que vous lui prévoyez un très sérieux surcadençage !). Les deux blocs sont connectés en série sur l'image. Notez aussi la présence d'un radiateur sur la puce SCSI ainsi qu'un ventilateur sur la puce Permedia 2 de la carte graphique CyberVisionPPC. A l'avenir, je devrais également expérimenter le refroidissement liquide sur ces deux très chaudes puces. Il y a aussi un ventilateur sur la gauche, positionné pour souffler de l'air sur les barrettes mémoire : c'est aussi un sujet possible de refroidissement liquide, spécialement pour les puces situées sous la mémoire, qui sont très chaudes quand on les surcadence.

J'ai placé une fine plaque de cuivre sous le bloc d'aluminium (sur le PowerPC). Mais j'ai lu qu'il n'était pas bon de mettre en contact du cuivre et de l'aluminium sur la surface d'une puce à cause de problèmes électriques et de corrosion.

Le cuivre est meilleur que l'aluminium pour le refroidissement liquide et doit être utilisé exclusivement lorsque cela est possible (pour limiter la corrosion). De son côté, l'aluminium est idéal pour dissiper la chaleur (refroidissement par air via dissipateurs) mais le cuivre est meilleur pour la conduction thermique (pour faire passer la chaleur de la puce vers l'eau). J'utilise donc un radiateur en aluminium, logé à l'extérieur du boîtier du processeur, afin de dissiper la chaleur du refroidisseur à eau.

Ces blocs sont en métal et pèsent lourd, sans doute dans les 500 grammes pour le bloc en cuivre. Il faut vraiment faire attention à ne pas érafler/endommager la puce PowerPC avec ce poids, en particulier lors de la connexion/déconnexion des tubes. Je recommande l'utilisation d'un peu d'adhésif en silicone afin de coller de petites entretoises en caoutchouc tout autour du PowerPC. En appuyant légèrement dessus, elles s'écraseront juste assez pour permettre un contact solide, tout en soutenant la majeure partie du poids du bloc. Il existe des boutiques spécialisées dans le refroidissement liquide qui vendent des fines entretoises en cuivre, en forme de carrés creux, afin de rendre uniforme la surface de la puce. Ce sont des entretoises pour processeurs PC et je ne sais pas si elles conviennent pour le PowerPC 604e de la CyberStormPPC. Mais je pense que ma solution est bonne ici et j'ai pu mettre la main sur de nombreuses rondelles en caoutchouc pour pas cher.

Depuis la prise de la photo, j'ai modifié l'ensemble du montage. J'ai utilisé deux joints en caoutchouc d'inégale épaisseur en tant qu'espaceurs sur le dessus des deux blocs (à la place des rondelles temporaires présentées sur la photo) afin d'avoir des hauteurs identiques. Les barres de montage en aluminium sont maintenant exactement les mêmes des deux côtés. L'idée étant de rendre le montage parfaitement carré de façon à répartir uniformément le poids sur les surfaces des deux processeurs. Les joints en caoutchouc sur le dessus empêchent également les blocs de se déplacer lors de l'installation. Les barres de montage en aluminium sont attachées (à l'aide de deux trous qui servent au ventilateur du PowerPC) entre le PowerPC et le 68k, en utilisant de minces boulons (voir photo) qui pénètrent dans de fines rondelles en nylon qui sont placées sous la carte.

Il faut être prudent lors de l'installation pour ne pas cogner les composants de la CyberStormPPC avec ceux de la carte mère Amiga. Vous savez comme les CyberStormPPC sont sensibles et cela pourrait interférer la connexion entre les deux matériels. Je n'ai pas trouvé d'autres moyens pour fixer les blocs à la carte, mais ma méthode a fonctionné.

Mon projet suivant sera d'ajouter un dispositif à effet Peltier sur le PowerPC afin de voir jusqu'où je peux pousser sa fréquence. Un dispositif Peltier coûte entre 25 et 35 $. Il peut produire des températures inférieures à 0°C à la surface des puces, mais il faut vraiment s'assurer de l'isoler correctement, au niveau du contact de l'air avec les surfaces froides, sinon l'eau va se condenser et risque de court-circuiter la carte. Un autre problème est qu'un dispositif Peltier produit énormément de chaleur sur son côté "chaud", mais maintenant que le refroidissement liquide est en place, cela va être un jeu d'enfant de régler ce problème.

Je cherche encore à savoir comment la nature du 604e (qui est une puce montée en surface) pourrait affecter cela. Je crains en effet que les broches du processeur recueillent un peu de condensation, même si je bouche le périmètre de la puce avec du silicone et de la mousse. Mais d'un autre côté, si un joint en silicone autour d'une puce montée en surface est suffisant pour empêcher l'air de se condenser, alors cela rend la solution Peltier facile pour les utilisateurs de CyberStormPPC. Les expériences réalisées ces dernières années n'ont été faites que sur des connecteurs de processeurs ("sockets") pour PC. Il y a donc encore de possibles problèmes techniques mais mon impression est que cela peut se faire assez facilement, pour pas cher et de manière fiable.


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